物理选修31 22 摩擦力

1、第第2 2节摩擦力节摩擦力一、摩擦力的分类：一、摩擦力的分类： 和和 二、二、 两类摩擦力的比较两类摩擦力的比较 静摩擦力静摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力摩擦力摩擦力静摩擦力静摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力定义定义两两 的物体间的的物体间的摩擦力摩擦力两两 的物体间的的物体间的摩擦力摩擦力产生条件产生条件1.接触面接触面 2接触处有接触处有 3两物体间有两物体间有1.接触面接触面2接触处有接触处有3两物体间有两物体间有大小、方大小、方向向大小：大小：0FfFmax方向：与受力物体相对运动方向：与受力物体相对运动趋势的方向趋势的方向 大小：大小：Ff方向：与受力物体相对运动方向：与受力物体相对运动的方向

2、的方向作用效果作用效果总是阻碍物体间的总是阻碍物体间的总是阻碍物体间的总是阻碍物体间的相对静止相对静止相对运动相对运动粗糙粗糙压力压力相对运动趋势相对运动趋势相对运动相对运动压力压力粗糙粗糙相反相反相反相反FN相对运动相对运动趋势趋势相对运动相对运动例例1 1 指明质量为指明质量为m m的物体的物体A A在如图所示四种情况下所在如图所示四种情况下所受的静摩擦力的方向并计算静摩擦力的大小受的静摩擦力的方向并计算静摩擦力的大小(1)(1)物体物体A A静止于倾角为静止于倾角为的固定斜面上，如图甲所的固定斜面上，如图甲所示；示；(2)(2)物体物体A A受到水平拉力受到水平拉力F F作用而仍静止在水

3、平面上，作用而仍静止在水平面上，如图乙所示；如图乙所示；题型一：静摩擦力的方向分析及大小计算题型一：静摩擦力的方向分析及大小计算(3)质量为质量为m的物体的物体A放在质量为放在质量为M的车上，当车在紧的车上，当车在紧急刹车过程中急刹车过程中(车与地面间的动摩擦因数为车与地面间的动摩擦因数为)，随车，随车一起停止运动，如图丙所示；一起停止运动，如图丙所示；(4)物体物体A在水平转台上，随转台一起以角速度在水平转台上，随转台一起以角速度匀速匀速转动，物体与转台没有发生相对滑动，且物体离转转动，物体与转台没有发生相对滑动，且物体离转轴的距离为轴的距离为r，如图丁所示，如图丁所示【思路点拨】【思路点拨

4、】【解析】【解析】运用假设法不难判断出运用假设法不难判断出图甲中物体有沿斜面向下滑动的趋势，所受的静摩图甲中物体有沿斜面向下滑动的趋势，所受的静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件求得：擦力沿斜面向上，由平衡条件求得：fmgsin；图；图乙中的物体乙中的物体A有向右滑动的趋势，所受静摩擦力沿水有向右滑动的趋势，所受静摩擦力沿水平面向左，由平衡条件求得：平面向左，由平衡条件求得：fF；判断静摩擦力；判断静摩擦力方向，还可以根据共点力平衡条件以及牛顿第二定方向，还可以根据共点力平衡条件以及牛顿第二定律判断；图丙中律判断；图丙中A物体随车一起向右减速运动，其加物体随车一起向右减速运动，其加速度方向水平向左，

5、故速度方向水平向左，故A物体所受静摩擦力方向水平物体所受静摩擦力方向水平向左向左(与加速度同向与加速度同向)，先对整体运用牛顿第二定律得：，先对整体运用牛顿第二定律得：(Mm)g(Mm)a，对物体，对物体A由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：fma，联立两式得：，联立两式得：fmg；图丁中，；图丁中，A物体随转物体随转台匀速转动，做匀速圆周运动，其加速度总指向圆台匀速转动，做匀速圆周运动，其加速度总指向圆心，则心，则A受到的静摩擦力也总指向圆心，由牛顿第二受到的静摩擦力也总指向圆心，由牛顿第二定律得：定律得：fm2r.【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】1静摩擦力方向的判断方法静摩擦力方向的判

6、断方法(1)假设法假设法(如下所示如下所示)(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向当物体处于平衡状态擦力的方向当物体处于平衡状态(静止或做匀速直线静止或做匀速直线运动运动)，利用力的平衡条件判断静摩擦力的方向；当物，利用力的平衡条件判断静摩擦力的方向；当物体处于变速运动状态时，利用牛顿第二定律来判断静摩体处于变速运动状态时，利用牛顿第二定律来判断静摩擦力的方向擦力的方向 (3)利用牛顿第三定律利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系即作用力与反作用力的关系)判断：判断：关键是抓住关键是抓住“力是成对出现的力是成对出现的”，先确

7、定受力较少的物，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据体受到的静摩擦力方向，再根据“反向反向”确定另一物体确定另一物体受到的静摩擦力，利用牛顿第三定律来判断受到的静摩擦力，利用牛顿第三定律来判断2静摩擦力大小的计算静摩擦力大小的计算 (1)静摩擦力没有直接公式可用，只能根据物体的运动静摩擦力没有直接公式可用，只能根据物体的运动状态来求当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由状态来求当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由平衡条件来求；而物体处于非平衡态时应由牛顿第二定平衡条件来求；而物体处于非平衡态时应由牛顿第二定律求解当然对于滑动摩擦力的求解这种方法也是适用律求解当然对于滑动摩擦力的求解

8、这种方法也是适用的的 (2)最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力，物体最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力，物体实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦力最大静摩擦力与接触面间的压力成正比一般情力最大静摩擦力与接触面间的压力成正比一般情况下，为了处理问题的方便，最大静摩擦力可按近似况下，为了处理问题的方便，最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理等于滑动摩擦力处理例例2 2 如图所示，如图所示，A为长木板，为长木板，在水平面上以速度在水平面上以速度v1向右运动，向右运动，物块物块B在木板在木板A的上面以速度的上面以速度v2向右运动，下列判断向右运动

9、，下列判断正确的是正确的是()A若是若是v1v2，A、B之间无滑动摩擦力之间无滑动摩擦力B若是若是v1v2，A受到了受到了B所施加的向右的滑动摩擦所施加的向右的滑动摩擦力力C若是若是v1v2，B受到了受到了A所施加的向左的滑动摩擦所施加的向左的滑动摩擦力力题型二：滑动摩擦力的方向分析和大小计算题型二：滑动摩擦力的方向分析和大小计算【解析】【解析】若若v1v2，则，则A、B相对静止，故相对静止，故A对；若对；若v1v2，则，则A相对相对B向右运动，故向右运动，故B对对A施加向左的滑施加向左的滑动摩擦力，动摩擦力，B、D错；若错；若v1mgsin时，随力时，随力F的减小，的减小，Ff可能先向下减小

10、再向可能先向下减小再向上增大，当上增大，当Fmgsin时，时，Ff一直向上增大，故一直向上增大，故C正正确确4如图所示，有一半径为如图所示，有一半径为r0.2 m的的圆柱绕竖直轴圆柱绕竖直轴OO以以9 rad/s的的角速度匀速转动今用力角速度匀速转动今用力F将质量为将质量为 kg的物体的物体A压在圆柱侧面，使其以压在圆柱侧面，使其以 v02.4 m/s的速度匀速下降若物的速度匀速下降若物1 体体A与圆柱面的动摩擦因数与圆柱面的动摩擦因数0.25，求力，求力F的大的大小小(已知物体已知物体A在水平方向受光滑挡板的作用，不在水平方向受光滑挡板的作用，不能随轴一起转动能随轴一起转动)(g取取10 m

11、/s2)【分析】【分析】确定确定A相对圆柱的相对运动方向，进而找出摩相对圆柱的相对运动方向，进而找出摩擦力的方向，根据平衡条件求解擦力的方向，根据平衡条件求解【解析】【解析】圆柱与圆柱与A接触处相对于接触处相对于A的速度垂直纸面向的速度垂直纸面向里，所以里，所以A相对于圆柱体既有相对于圆柱体既有v02.4 m/s的竖直向下的竖直向下的恒定速度，还有的恒定速度，还有vr90.2 m/s1.8 m/s的垂的垂直纸面向外的速度直纸面向外的速度A相对于圆柱体的合速度相对于圆柱体的合速度v 3 m/s，与竖直方向夹角与竖直方向夹角arctan arctan.A所受摩擦力的方向与相对速度方向相反，其竖直向

12、所受摩擦力的方向与相对速度方向相反，其竖直向上的分量与上的分量与A所受重力平衡，有所受重力平衡，有Ffcosmg0，FfFNF，解得，解得F50 N.v220vv0v1 1下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A A一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一定不一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一定不存在摩擦力存在摩擦力B B滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反C C两物体间如果有了弹力，就一定有摩擦力两物体间如果有了弹力，就一定有摩擦力D D两物体间有摩擦力，就一定有弹力两物体间有摩擦力，就一定有弹力D 【巩固基础】【巩固基础】【解析】

13、【解析】根据摩擦力产生条件可知：两物体间有摩擦根据摩擦力产生条件可知：两物体间有摩擦力，一定有弹力，但反之有弹力不一定有摩擦力，力，一定有弹力，但反之有弹力不一定有摩擦力，A、C错误，错误，D正确滑动摩擦力的方向总是与物体相对正确滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反，而不是与运动方向相反，运动方向相反，而不是与运动方向相反，B错误错误*2.如图所示，轻质光滑滑轮如图所示，轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体两侧用细绳连着两个物体A与与B，物体，物体B放在水平地面放在水平地面上，上，A、B均静止已知均静止已知A和和B的质量分别为的质量分别为mA、mB，绳与水平方向的夹角为，绳与水平方向的夹角

14、为，则，则( )A物体物体B受到的摩擦力可能为受到的摩擦力可能为0B物体物体B受到的摩擦力为受到的摩擦力为mAgcosC物体物体B对地面的压力可能为对地面的压力可能为0D物体物体B对地面的压力为对地面的压力为mBgmAgsinBD【解析】【解析】B的受力分析如图所示的受力分析如图所示由于由于B物体处于静止状态，它受到物体处于静止状态，它受到的摩擦力不可能为的摩擦力不可能为0；又；又FTmAg，故故B受到的摩擦力为受到的摩擦力为FfFTcosmAgcos，故，故A错错B对在竖直方向上：有摩擦力必对在竖直方向上：有摩擦力必有弹力，故有弹力，故B对地面的压力也不可能为对地面的压力也不可能为0，则，则

15、FNBFTsinmBg，所以，所以FNBmBgFTsinmBgmAgsin，C错错D对对*3.如图甲所示，放在固定如图甲所示，放在固定斜面上不同质量的物体，斜面上不同质量的物体，受到一个平行斜面向上的力受到一个平行斜面向上的力F作用，始终处于静止状作用，始终处于静止状态，态，F的大小随时间变化如图乙所示则在的大小随时间变化如图乙所示则在0t0时间时间内物体所受的摩擦力内物体所受的摩擦力f随时间随时间t的变化规律可能为的变化规律可能为(取沿取沿斜面向上为摩擦力斜面向上为摩擦力f的正方向的正方向)( )BCD【解析】【解析】tt0时，时，F0物体静止，说明物体所受摩擦力物体静止，说明物体所受摩擦力

16、fmgsin.沿斜面向上，为正，沿斜面向上，为正，A错，错，t0时刻，如果时刻，如果F02mgsin，则，则F在在2mgsin到到mgsin区间变化时，区间变化时，f在在mgsin到到0之间变化，方向沿斜面向下为负；之间变化，方向沿斜面向下为负；F在在mgsin到到0区间变区间变化时，化时，f在在0到到mgsin之间变化，方向沿斜面向上为正故之间变化，方向沿斜面向上为正故D可能正确可能正确t0时刻，如果时刻，如果Fmgsin，则，则f0，当，当F在在mgsin到到0之间变化时，之间变化时，f在在0到到mgsin之间变之间变化，方向沿斜面向上为正，故选化，方向沿斜面向上为正，故选B.t0时刻，如

17、果时刻，如果F02(mM)g时，木板便会开始运动时，木板便会开始运动D无论怎样改变无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动的大小，木板都不可能运动AD【解析】【解析】由于木块在木板上运动，所以木块受到木板的由于木块在木板上运动，所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用，其大小为滑动摩擦力的作用，其大小为1mg，根据牛顿第三定，根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为律可得木块对木板的滑动摩擦力也为1mg.又由于木板又由于木板处于静止状态，木板在水平方向上受到木块的摩擦力处于静止状态，木板在水平方向上受到木块的摩擦力1mg和地面的静摩擦力的作用，二力平衡，选项和地面的静摩擦力的作用，二力平衡，选项

18、A正确，正确，B错误若增大错误若增大F的大小，只能使木块加速度大小变化，的大小，只能使木块加速度大小变化，但木块对木板的滑动摩擦力大小不变，因而也就不可能但木块对木板的滑动摩擦力大小不变，因而也就不可能使木板运动起来，选项使木板运动起来，选项C错误，错误，D正确正确*8.一个质量为一个质量为0.3 kg的物体沿水平面做直线运动，如的物体沿水平面做直线运动，如图所示，若图线图所示，若图线a表示物体受水平拉力时的表示物体受水平拉力时的vt图象，图象，图线图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的表示撤去水平拉力后物体继续运动的vt图象，图象，取取g10 m/s2，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确

19、的是( )A水平拉力的大小为水平拉力的大小为0.1 N，方向与摩擦力方向相同方向与摩擦力方向相同B水平拉力对物体做功的水平拉力对物体做功的数值为数值为1.2 JC撤去拉力后物体还能滑行撤去拉力后物体还能滑行7.5 mD物体与水平面间的动摩擦因数为物体与水平面间的动摩擦因数为0.1AB9如图所示，斜面固定在地面上，如图所示，斜面固定在地面上，倾角为倾角为37(sin 370.6，cos 370.8，g取取10 m/s2)，质量为质量为1 kg的滑块，以一定的的滑块，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为摩擦因数为0.8.

20、若取初速度方向为正方向，最大静摩若取初速度方向为正方向，最大静摩擦力按滑动摩擦力处理，则该滑块所受摩擦力擦力按滑动摩擦力处理，则该滑块所受摩擦力Ff随时间随时间变化的图象是下图中的变化的图象是下图中的( )A【解析】【解析】滑块开始受沿斜面向上的滑动摩擦力滑块开始受沿斜面向上的滑动摩擦力Ffmgcos 376.4 N，方向与规定的正方向相反；速度减，方向与规定的正方向相反；速度减为零后，受静摩擦力，由力的平衡知静摩擦力大小为为零后，受静摩擦力，由力的平衡知静摩擦力大小为mgsin376.0 N，小于最大静摩擦力，小于最大静摩擦力(按滑动摩擦力按滑动摩擦力)6.4 N，方向也与规定的正方向相反，

21、故选项，方向也与规定的正方向相反，故选项A对对10超市中小张沿水平方向推着质量为超市中小张沿水平方向推着质量为m的购物车乘匀的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼，如图所示假设小张、购物车、速上升的自动扶梯上楼，如图所示假设小张、购物车、自动扶梯间保持相对静止，自动扶梯的倾角为自动扶梯间保持相对静止，自动扶梯的倾角为30，小，小张的质量为张的质量为M，小张与扶梯间的摩擦因数为，小张与扶梯间的摩擦因数为，小车与扶，小车与扶梯间的摩擦忽略不计则梯间的摩擦忽略不计则( ) BA小张对扶梯的压力大小为小张对扶梯的压力大小为Mgcos 30，方向垂直于，方向垂直于斜面向下斜面向下B小张对扶梯的摩擦力大小为小张

22、对扶梯的摩擦力大小为(Mm)gsin30，方向，方向沿斜面向下沿斜面向下C扶梯对小张的摩擦力大小为扶梯对小张的摩擦力大小为(Mm)gcos30，方，方向沿斜面向上向沿斜面向上D小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等，这小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等，这是因为人和车均处于平衡状态是因为人和车均处于平衡状态【解析】【解析】对购物车进行受力分析，购物车受到的人的对购物车进行受力分析，购物车受到的人的推力推力Fmgtan ，对人进行受力分析，人受到的摩擦，对人进行受力分析，人受到的摩擦力力FfMgsin Fcos (Mm)gsin ，沿斜面向上，沿斜面向上，人受到的弹力人受到的弹力FNMg

23、cos Fsin Mgcos mgsin tan ，A错、错、B对、对、C错；小张对车的推力和错；小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力，大小相等车对小张的推力是一对作用力与反作用力，大小相等方向相反，方向相反，D错错11如图所示，将倾如图所示，将倾角角30、表面粗、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根轻质细绳跨过两个光糙的斜面固定在地面上，用一根轻质细绳跨过两个光滑的半径很小的滑轮连接甲、乙两物体滑的半径很小的滑轮连接甲、乙两物体(均可视为质均可视为质点点)，把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行，把乙，把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行，把乙物体悬在空中，并使细绳拉直且偏离竖直方向

24、物体悬在空中，并使细绳拉直且偏离竖直方向60.开始时甲、乙均静止现同时释放甲、乙两物开始时甲、乙均静止现同时释放甲、乙两物体，乙物体将在竖直平面内往返运动，测得绳长体，乙物体将在竖直平面内往返运动，测得绳长OA 为为L0.5 m，当乙物体运动经过最高点和最低点时，当乙物体运动经过最高点和最低点时， 甲物体在斜面上均恰好未滑动，已知乙物体的质量为甲物体在斜面上均恰好未滑动，已知乙物体的质量为m1 kg, 忽略空气阻力，忽略空气阻力， 取重力加速度取重力加速度g10 m/s2. 求：求：(1)乙物体在竖直平面内运动到最低点时的速度大小乙物体在竖直平面内运动到最低点时的速度大小以及所受的拉力大小以及所受的拉力大小(结果可用根式表示结果可用根式表示)(2)甲物体的质量以及斜面对甲物体的最大静摩擦力甲物体的质量以及斜面对甲物体的最大静摩擦力的大小的大小(3)斜面与甲物体之间的动摩擦因数斜面与甲物体之间的动摩擦因数(设最大静摩擦设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果保留两位有效数字力等于滑动摩擦力，结果保留两位有效数字)1212如图所示，传送带与水平面的夹角为如图所示，传送带与水平面的夹角为3737并以并以v v10 m/s10 m/s的速度匀速运动着，在传送带的的速度匀速运动着，在传送带的A A端